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Einrichtung zur optischen Spanniingsanzeige mittels einer ElektronenentladungsvonichtHng, bzw.
EIektronenelltladungsvorrichtung für dieselbe.
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Spannungsanzeiger anwendbar sind und die eine fluoreszierende Elektrode besitzen, die zum Leuchten gebracht wird und das Ansehen einer leuchtenden Fläche bietet, welche mindestens eine konstante und eine veränderliche Abmessung haben kann, welch letztere sich entsprechend der Grösse der angelegten Spannung ändert. Eine Vorrichtung dieser Art ist besonders als Abstimmungsanzeiger in Radioempfangsgeräte verwendbar.
Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Einrichtung bzw. Elektronenentladungsvorrichtung der beschriebenen Art, die insbesondere zur Verwendung als optischer Abstimmungsanzeiger in einem Radioempfangsgerät geeignet ist, bei dem die Resonanz durch ein helles Leuchten, insbesondere durch eine Fluoreszenz an einer Elektrode angezeigt wird.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die Steuerelektrode der in einer Hülle sin} Kathode, eine Steuerelektrode und eine mit einem fluoreszierenden Stoff versehene und der Beob- achtung zugängliche Anode enthaltenden Elektronenentladungsvorriehtung an einem Punkt positiven Potentials angeschlossen ist. Eine solche Einrichtung weist insbesondere für die Verwendung als Abstimmungsanzeiger besondere Vorteile auf : weil nämlich die Steuerelektrode an einem Punkt positiven Potentials angeschlossen ist, wird sich um diese Elektrode herum keine Raumladung bilden können, wodurch ein sehr scharfer Fluoreszenzfleck erhalten wird.
Bei einer Ausführungsart der Elektronenentladungsvorrichtung gemäss der Erfindung weist die Steuerelektrode einen Leiter auf, der im wesentlichen parallel zur Kathode zwischen dieser und der Anode angeordnet ist ; zu diesem Zwecke kann die Vorrichtung nach der Erfindung z. B. in einer
Hülle eine gerade thermische Kathode, eine Anode mit im wesentlichen gleicher Ausdehnung wie die
Kathode und eine zwischen diesen Elektroden angeordnete, aus einem oder mehreren geraden Stäben bestehende Steuerelektrode enthalten. Mit dieser Bauart, bei der die Steuerelektrode z. B. aus zwei oder vier Stäben bestehen kann, wird noch der zusätzliche Vorteil erhalten, dass eine so ausgebildete
Steuerelektrode verhältnismässig wenig Elektronen abfängt.
Die Anode kann verschiedenartig ausgebildet sein, u. zw. z. B. ring-oder röhrenförmig mit einem offenen Ende, durch das die mit einem fluoreszierenden Überzug versehene Oberfläche beob- achtet werden kann ; falls dann die Steuerelektrode aus einem oder mehreren parallel zur Kathode und Anode angeordneten Stäben besteht, wird sie auf der Anode einen Elektronenstrahl von im wesent- lichen konstanter Höhe und von einer Breite erzeugen können, die von der an die Steuerelektrode angelegten Spannung abhängig ist. Beim Betrieb der Röhre strömen nämlich die Elektronen mit einer hinreichenden Geschwindigkeit von der Kathode zur Anzeigeanode, um diese wirksam zu bombardieren und sie zum Leuchten zu bringen.
Bei Verwendung dieser Vorrichtung als Abstimmung- anzeiger sind die Elektroden der Röhre so in einen Stromkreis einzuschalten, dass, wenn das Potential der Steuerelektrode einen bestimmten Wert hat, der leuchtende Teil der Anzeigeanode eine ganz be- stimmte Grösse aufweist ; es ändert sich dann mit diesem Potential die Breite des leuchtenden Teiles, während die Höhe konstant bleibt. Es versteht sich, dass die Elektroden einander gegenüber auch derart angeordnet werden könnten, dass die Höhe des Fluoreszenzfleckes sieh ändert und die Breite konstant bleibt, und dass auch mancherlei Zwischenformen erzielt werden können.
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Die Anode kann auch z. B. schüsselförmig ausgebildet sein, wobei dann ein kappen-oder becherförmiger Teil über dem Kathodenende angeordnet sein und mit der schüsselförmigen Anode zusammenwirken kann, um die Elektronen auf die Oberfläche der Anode zu beschränken.
Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Steuerelektrode, die die Grösse des leuchtenden Teiles bestimmt, an einem Punkt positiven Potentials angeschlossen ist. Nach einer besonderen Ausführnngs- art der Erfindung wird hiezu das aus Kathode, Steuerelektrode und Fluoreszenzanode bestehende Elektrodensystem mit einem zweiten System in einer Hülle zusammengebaut und die Steuerelektrode des Fluoreszenzsystems mit der Anode des zweiten Systems verbunden. Vorteilhaft kann eine solche Röhre gemäss der Erfindung so gebaut werden, dass die Kathode zwei getrennte emittierende Abschnitte besitzt, von denen der eine mit der Fluoreszenzanode zusammenwirkt und der andere von einem zweiten Elektrodensystem, das z.
B. aus einer Anode und einem oder mehreren Gittern bestehen kann, umgeben ist und diese Anode vorzugsweise innerhalb der Hülle elektrisch mit der dem ersteren emittierenden Abschnitt zugeordneten Steuerelektrode verbunden ist. Es hat sich dabei ausserdem als vorteilhaft erwiesen, die beiden Anoden über einen Widerstand miteinander zu verbindpn.
Von weiteren Bauarten einer solchen Röhre gemäss der Erfindung seien noch angeführt : Die eine Steuerelektrode kann einen zylindrischen parallel zur Kathode angeordneten Teil aufweisen mit einem Längsschlitz längs einer Seite, durch den hindurch die Elektronen von der Kathode zur Anode gelangen, um einen Teil derselben zum Leuchten zu bringen. Die Steuerelektrode kann durch ein flaches streifenartiges hochkant und parallel zur Kathode angeordnetes Stück gebildet sein, das in der Breite verläuft und mit seinem breiteren Teil nahe dem engen Teil der schüsselförmigen. Anode angeordnet ist.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand durch Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht.
Die Fig. 1 zeigt eine Elektronenentladungsvorrichtung gemäss der Erfindung im Aufriss mit stellenweise weggebrochenen Teilen, um Einzelheiten der Bauart zu zeigen ; die Fig. 2 und 3 sind Draufsichten des in Fig. 1 dargestellten Gegenstandes und zeigen graphisch Änderungen im Leuchtbild entsprechend verschiedenen Spannungsänderungen ; Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine abgeänderte Ausführungsform der in Fig. 2 dargestellten Bauart gemäss der Erfindung ; Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform im Aufriss ; Fig. 6 ist eine vergrösserte Ansicht von oben und von der Seite, die Einzelheiten der die Spannung anzeigenden Elemente der in Fig. 5 dargestellten Röhre zeigt ;
Fig. 7 zeigt
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änderte Elektronenentladungsvorrichtung gemäss der Erfindung mit stellenweise weggebrochenen Teilen, um Baueinzelheiten deutlicher zu zeigen ; die Fig. 9 und 10 sind Draufsichten auf dieselbe, wobei Teile entfernt sind, um den die Abstimmung anzeigenden Teil der Röhre und die Leuchtflächen unter verschiedenen Spannungsverhältnissen zu zeigen ; die Fig. 11 und 12 sind Draufsichten von andern Ausführungsformen des in den Fig. 9 und 10 dargestellten Abstimmungsanzeigers ; und Fig. 13 ist eine schaubildliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Elektrodenanordnung des die Abstimmung anzeigenden Teiles einer gemäss der Erfindung ausgeführten Röhre.
Die in Fig. 1 dargestellte Elektronenentladungsvorrichtung oder Abstimmungsanzeigeröhre besteht aus einer evakuierten Hülle 10, die mit dem üblichen Quetschfuss 11 und Sockel l' ? versehen ist. Der Quetschfuss trägt eine Kathode, zweckmässig von der üblichen mittelbar geheizten äquipotentialen Bauart, und ein Gitter 14 sowie eine Anode 15, welche die Kathode umgeben.
Gemäss der Erfindung ist dem domförmigen oberen Teil der Hülle 10 der optisch die Spannung anzeigende Teil der Röhre angeordnet, der aus einer Kathode, einer stabförmigen Steuerelektrode und einer Anode besteht, welch letztere in der Form eines am Ende offenen Zylinders die Kathode und die Steuerelektrode umgibt und mit einem Überzug versehen ist, der fluoresziert, wenn er einem Elektronenbombardement ausgesetzt wird. Die den fluoreszierenden Überzug tragende Anode kann aus sieb-oder netzförmigem Baustoff bestehen und von der Aussenseite her beobachtbar sein ; sie kann aber auch aus Blech hergestellt und nur an der Innenseite überzogen sein, wobei der leuchtende Teil vom oberen offenen Ende der überzogenen Anode her beobachtbar ist.
In Fig. 1 erstreckt sich die Kathode 13 in den Domteil der Hülle und weist einen zweiten emittierenden Abschnitt 16 auf, um Elektronen für die optische Anzeigeeinrichtung zu liefern. Eine Steuerelektrode 17, die stabförmig sein oder aus Blech bestehen kann, das hoehkant zur Kathode angeordnet
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leitend verbunden ist. Diese Steuerelektrode bestimmt die Form des leuchtenden Teiles der Anode ? ss, die in der Zeichnung netzförmig dargestellt und mit irgendeinem geeigneten lumineszierenden Stoff
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Beim Betrieb der Röhre wird die Spannung an der Anode 15 der Steuerelektrode 17 mitgeteilt, und die Spannung an dieser Elektrode bestimmt die Breite der Leuchtfläche auf der Anode 20, während die Höhe der Leuchtfläche unveränderlich und gleich der Höhe der Anode ist.
Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den die Spannung anzeigenden Teil des in Fig. 1 dargestellten Erfindungsgegenstandes, wobei die den Elektronenstrahl steuernde Elektrode 17 eine solche Vorspannung besitzt, dass, wenn dem Gitter 14 keine zusätzliche Spannung aufgedrückt wird, die Spannung-
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differenz zwischen der Steuerelektrode 17 und der Anode, 20 eine solche ist, dass lediglich der zwischen den gestrichelten Linien a liegende Teil leuchtend ist. Wenn das Gitter 1.
J aber eine bestimmte zusätzliche
Spannung erhält, wird die Spannungsdifferenz zwischen der Anode 20 und der Elektrode 17 geringer, so dass die Steuerwirkung der Elektrode 17 auf die von der Kathode 16 ausgehenden Elektronen geringer wird, wodurch die Elektronen von der Kathode 16 einen grösseren Teil der Anode 20 erreichen können, derart, dass die Anode um ihre ganze Oberfläche herum leuchtend ist, wie dies durch die strichpunktierten
Linien angedeutet ist.
In Fig. 3 ist die Steuerelektrode 17 so stark positiv, dass die Enden des von der Kathode aus- gehenden Strahles einander überrappen. Infolgedessen wird die Leuehtstärke an den sich überlappenden Stellen eine grössere sein als an ändern Teilen der Anode 20. Auf diese Weise kann der Bereich der
Anzeigeeinrichtung vergrössert werden, da die Anoden- oder Schirmfläche mehr als einmal ausgenutzt werden kann ; einmal für die Verhältnisse, unter denen ein dunkler Zwischenraum zwischen den Be- grenzungen des leuchtenden Teiles der Anode vorhanden ist, und dann für den Fall der Überlappung.
Anstatt die Breite des leuchtenden Teiles der Anode für die Spannungsanzeige in Betracht zu
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die Breite nur des leuchtenden Teiles der Anode in Betracht kommt, um die Spannung anzuzeigen.
Der Anzeigebereich kann über den ganzen Bereich von der Breite Null des dunklen Zwischenraums bis zur grössten Breite desselben bzw. des Spaltes zwischen den leuchtenden Flächen, die im wesentlichen gleich der Breite bzw. dem Umfang des Schirmes ist, erstreckt werden. So können die Strahlenränder über einen Bereich beweglich gemacht werden, der im wesentlichen gleich der vollen Breite des Schirmes ist, wenn geeignete Steuerspannungen angewendet werden. Wie oben an Hand der Fig. 3 beschrieben, kann der Bereich der Anzeigeeinrichtung durch Ausnutzung der Überlappung der Enden des Leuehtbandes erweitert werden. Der wichtigste Umstand jedoch ist der, dass die Vorrichtung dazu verwendet werden kann, Spannungsverhältnisse äusserst genau anzuzeigen, insofern, als das Auge sehr empfindlieh
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ränder gerade berühren.
In Fig. 4 wird ein Paar von Steuerstäben 22 an Stelle eines einzelnen Stabes 17 angewendet, die eine Leuchterscheinung ergeben, wie durch die gestrichelten Linien a'bzw. & 'angedeutet ist. Statt zwei Steuerstäbe 22 könnte man selbstverständlich auch mehrere Stäbe verwenden : es hat sich z. B. als sehr vorteilhaft erwiesen, vier in gleichem Abstand voneinander angeordnete Stäbe zu verwenden.
Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform enthält der die Spannung anzeigende Teil der Elektronenentladungsvorrchtung gemäss der Erfindung eine Steuerelektrode 2. 3 in der Form eines Zylinders, der der Länge nach mit einer Öffnung 26 versehen ist, durch welche Elektronen von der Kathode 16 bzw. dem emittierenden Teil 16'derselben auf die flache überzogene Anode 27 gelangen, die durch die im Quetschfuss 11 befestigten Stäbe 27'getragen wird. Je weniger negativ die Vorspannung
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Anode 27 sein, da der von der Kathode ausgehende Elektronenstrahl weniger scharf zusammengedrängt wird, als wenn die negative Vorspannung an der Steuerelektrode gross ist.
Bei dieser Ausführungs- form der Erfindung kann der leuchtende Teil des Spannungs-oder Abstimmungsanzeigers bequem von der Seite der Röhre aus betrachtet werden. Die emittierende Fläche M'der Kathode 16 ist, wie dargestellt, in ihrer Ausdehnung begrenzt, um zu verhüten, dass die Steuerelektrode 25 einen wesentlichen Strombetrag abzieht.
Die Anwendung einer Elektronenentladungsvonichtung gemäss der Erfindung in einer Radioschaltanordnung ist in Fig. 7 dargestellt. Die Anode 15 des Triodenabschnittes der Röhre ist elektrisch über den Widerstand 40 mit einer Spannungsquelle 41 verbunden, an welche die Anode des Anzeigeteiles der Röhre unmittelbar angeschlossen ist. Wenn keine Spannung an dem Gitter 14 liegt, verursacht ein Strom von vorausbestimmter Grösse durch die Triode einen Spannungsabfall im Widerstand 40, so dass die an die Anode 15 und die an die Anzeigeanode 20 angelegte Spannung den grössten Unterschied aufweisen, wobei die Spannung an der Anode 15 die niedrigere ist. Die Spannung an der Anode 20 ändert sich nicht, während die an der Anode 15 entsprechend dem Spannungsabfall im Wider-
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Breite des leuchtenden Teiles der Anode 20 verringert wird.
Wenn die Spannung an dem Steuergitter 14 in negativer Richtung zunimmt, nimmt der Strom zur Anode 15 ab, so dass der Spannungsabfall durch den Widerstand 40 abnimmt. Unter diesen Umständen nimmt der Spannungsunterschied zwischen der Triodenanode 15 und der Anzeigeanode 20 ab, so dass die Steuerelektrode 17 gegenüber der Anode 20 weniger negativ wird, was ein Wachsen der Breite des leuchtenden Teiles der Anode 20 zur Folge hat. So nimmt der leuchtende Teil in dem Masse zu wie die negative Vorspannung an dem Steuergitter 14 zunimmt. Dieses Verhalten der Abstimmungsanzeigeröhre wird verwertet, wenn sie mit einem üblichen Lautstärkeregelkreis verbunden wird.
Die Gleichrichterröhre 42 eines solchen hat eine Anode-7. 3, die mit der einen Seite eines Radiofrequenz- oder Zwischenfrequenztransformators 44, der mit einem nicht gezeichneten Empfangskreis gekoppelt ist, verbunden ist, und eine Kathode 45, die über einen Ableitwiderstand 46 und einen Überbrückungskondensator 4'7 mit der andern Seite des Transformators 44
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verbunden ist. Die Kathodenseite des Transformators 44 ist über den Widerstand 48 mit dem Steuergitter 14 der Abstimmungsanzeigeröhre verbunden. Ein Radiofrequenzableitungskondensator 49 verbindet das Gitter mit Erde, und die Leitung 50 kann mit andern Teilen der Empfangsanordnung verbunden werden, um automatische Lautstärkeregelung zu ergeben.
Wenn der Empfangskreis auf Resonanz abgestimmt ist und durch die Röhre 42 Gleichrichtung erfolgt, wird die Kathodenseite des Radiofrequenztransformators negativ gegenüber Erde infolge des durch den Widerstand 46 fliessenden
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was zur Folge hat, dass der Strom durch den Triodenteil der Röhre verringert wird, wodurch die Breite des leuchtenden Teiles der die Abstimmung anzeigenden Anode 20 grösser wird, wie oben erklärt worden ist. In dieser Anordnung ist die Steuerelektrode gegenüber der Kathode positiv. Hiebei ergeben sich mehrere Vorteile gegenüber der Anordnung, bei der die Steuerelektrode in bezug auf die Kathode negative Vorspannung besitzt. Die Begrenzungen der Elektronenstrahlen sind scharf und deutlich ausgeprägt.
An den Rändern der leuchtenden Flächen kann eine hohe Elektronenkonzentration vorhanden sein, so dass sieh eine gleichmässige Leuchtstärke ergibt. Der starke Strom zum leuchtenden Teil des Schirmes kann bei niedrigen Spannungen erreicht werden, und es ist daher eine hohe Leuelitstärke erzielbar. Eine positive Steuerelektrode ist zur unmittelbaren Kopplung mit einem Verstärker geeignet, d. h. sie kann unmittelbar mit der Anode einer Verstärkerröhre, wie dies beispielsmässig in Fig. 1 dargestellt ist, verbunden werden. Ferner ist eine gemäss der Erfindung gebaute Röhre gegen- über Änderungen der Kathodentemperatur nicht empfindlich, und sie ist für Wechsel-und Gleichspannungen und-ströme verwendbar.
Bei der in Fig. 8 dargestellten Elektronenentladungsvorrichtung bzw. Abstimmungsanzeige- röhre werden eine Kathode 113, zweckmässig von der üblichen mittelbar geheizten äquipotentialen
Bauart, ein Gitter IM, konzentrisch und zweckmässig von gleicher Ausdehnung wie die Kathode und diese umschliessend, und eine das Gitter umgebende Anode 115 von dem Quetschfuss 11 getragen, der auf dem Sockel 12 sitzt. Wenn auch die Darstellung nur eine Triode zeigt, so könnte doch dieser
Teil der Abstimmungsanzeigeröhre auch irgendeine andere Mehrelektrodenbauart aufweisen.
Die Abstimmungsanzeigeelemente der Röhre sind am oberen Ende der Anordnung angebracht.
Die Kathode 113 erstreckt sich nach oben und ist mit einem zweiten emittierenden Abschnitt 116 ver- sehen, dem benachbart die Steuerelektrode 117 angebracht ist, die als Stab ausgebildet oder fahnen- artig aus dünnem Blech hergestellt und hochkant zur Kathode angeordnet sein kann.
Diese Steuerelektrode 117 wird von einem der Seitenstäbe der Anode 115 getragen, mit dem sie leitend verbunden ist. Eine schüsselförmig ausgebildete, mit einem aufgestellten Rand 120 und einem unter Elektronenbombardement fluoreszierenden Überzug 121 versehene Anode 119 umgibt konzentrisch den emittierenden Teil 16 der Kathode. Die von der Kathode ausgesendeten Elektronen, die auf die Anode mit genügender Geschwindigkeit auftreffen, bringen diese zur Fluoreszenz. Eine Schutzscheibe oder-kappe 122 ist über dem oberen Ende der Kathode 113 angebracht, um die Elektronen auf den emittierenden Teil zu beschränken, wobei der Rand 120 verhindert, dass Elektronen die Glaswände der Hülle über die Anode hinweg erreichen.
Die Kappe 122 wird von der schüsselförmigen Anode getragen und ist zweckmässig mit dieser durch Seitenstäbe 123, die gegen die Steuerelektrode, wie aus Fig. 13 zu ersehen ist, um 900 versetzt sind, elektrisch leitend verbunden. Die Schutzkappe 122 dient auch als elektrostatischer Schirm, um zu verhindern, dass etwa Streuladungen, die sich an der Glashülle bilden könnten, die Elektronenstrahlen auf ihrer Bahn von der Kathode zur fluoreszierenden Anode beeinflussen.
Bei dieser Bauart des Abstimmungsanzeigers gelangen die Elektronen in einem breiten Strahl von der Kathode radial auswärts zum fluoreszierenden Überzug auf der Anode. Die Ausdehnung der Anodenoberfläche, die vom Elektronenstrahl erreicht wird, ist durch die Spannung an der Steuerelektrode 117 bestimmt. Je weniger negativ diese Elektrode gegenüber der Anode 120 ist, d. h. je mehr positiv gegenüber der Kathode 116, desto grösser wird die vom Strahl bestrichen Anodenfläche und desto grösser wird die Fläche des fluoreszierenden Teiles der Anode sein. Die Steuerelektrode 117 hat in bezug auf die Kathode positives Potential.
Die Röhre wird von ihrem Ende her betrachtet, so dass die leuchtende Fläche, wie es in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, gesehen wird. Wie Fig. 9 zeigt, fluoresziert die Anode bloss über die durch Schaffen angedeutete Fläche, wenn die Steuerelektrode sich auf einem Potential nahe dem der Kathode befindet. Wird die Elektrode mehr positiv, so fluoresziert ein grösserer Teil der Anodenoberfläche, bis bei einer bestimmten Spannung die ganze Oberfläche der Anode 120 fluoresziert. Dies ist die Leuchterscheinung, die in Fig. 10 dargestellt ist und die erhalten wird, wenn die Schaltanordnung, in der die Röhre angewendet wird, auf Resonanz abgestimmt ist. Unter diesen Verhältnissen berühren sich gerade die Ränder des leuchtenden Teiles der Fluoreszenzanode, so dass der dunkle Zwischenraum seinen Mindestwert erreicht hat oder gerade verschwindet.
In den Fig. 11 und 12 sind die leuchtenden Flächen angedeutet, die erzielt werden, wenn zwei Steuerelektroden 117'statt einer verwendet werden, wobei zwei getrennte leuchtende Teile erhalten werden. Bei dieser Anordnung erstreckt sich die Leuchterscheinung um den ganzen Umfang der Anode 120 herum, wenn der Kreis, in dem die Röhre angewendet wird, auf Resonanz abgestimmt ist.
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Bei der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform wird die aus Metallbleeh bestehende und hochkant zur Kathode angeordnete Steuerelektrode 124 verjüngt ausgebildet, so dass ihre Breite vom oberen Ende nach unten hin zunimmt, u. zw. in dem Masse, wie der Abstand zwischen dem fluoreszierenden Teil der Anzeigeanode und der Kathode infolge der schrägen Seite der Anode abnimmt. Durch diese Bauart ist die Wirkung der Steuerelektrode derart, dass die die Anode erreichenden Elektronen eine scharfe gerade Linie am Rande der leuchtenden Fläche bilden, so dass sich die Ränder derselben längs einer geraden Linie berühren, wenn die zum Leuchten gebrachte Fläche einen vollständigen Ring bildet.
Dadurch, dass man der Steuerelektrode verschiedene Formen gibt, können die Ränder der Leuehtfläche in andern Gestalten als in einer geraden Linie erhalten werden.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann das Licht der fluoreszierenden Anode zur Beleuchtung der Abstimmskala benutzt werden.
Im vorstehenden sind nur einige bevorzugte Ausfuhrungs-und Anordnungsformen des Erfindungsgegenstandes angeführt worden ; es versteht sich, dass die Erfindung keineswegs auf die dargestellten Formen beschränkt ist, sondern dass noch viele Abänderungen getroffen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur optischen Spannungsanzeige mittels einer Elektronenentladungsvorrichtung, die in einer Hülle eine Kathode, eine Steuerelektrode und eine mit einem fluoreszierenden Stoff versehene und der Beobachtung zugängliche Anode enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode an einem Punkt positiven Potentials angeschlossen ist.
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Device for optical voltage display by means of an electron discharge device or
Electron charging device for the same.
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Voltage indicators are applicable and which have a fluorescent electrode which is made to glow and offers the appearance of a luminous surface which can have at least one constant and one variable dimension, the latter changing according to the magnitude of the applied voltage. A device of this type is particularly useful as a voting indicator in radio receivers.
The invention relates to an improved device or electron discharge device of the type described, which is particularly suitable for use as an optical voting indicator in a radio receiver, in which the resonance is indicated by a bright light, in particular by fluorescence on an electrode.
The invention consists essentially in that the control electrode of the cathode, a control electrode and an electron discharge device provided with a fluorescent substance and accessible to observation is connected to a point of positive potential. Such a device has particular advantages for use as a voting indicator: because the control electrode is connected to a point of positive potential, no space charge will be able to form around this electrode, resulting in a very sharp fluorescent spot.
In one embodiment of the electron discharge device according to the invention, the control electrode has a conductor which is arranged essentially parallel to the cathode between the latter and the anode; for this purpose the device according to the invention can, for. B. in a
Sheath a straight thermal cathode, an anode of essentially the same size as that
Cathode and a control electrode arranged between these electrodes and consisting of one or more straight rods. With this design, in which the control electrode z. B. can consist of two or four rods, the additional advantage is obtained that one so designed
Control electrode intercepts relatively few electrons.
The anode can be designed in various ways, u. between z. B. ring-shaped or tubular with an open end through which the surface provided with a fluorescent coating can be observed; If the control electrode then consists of one or more rods arranged parallel to the cathode and anode, it will be able to generate an electron beam on the anode of an essentially constant height and width that is dependent on the voltage applied to the control electrode. When the tube is in operation, the electrons flow from the cathode to the display anode at a sufficient speed to effectively bombard them and make them glow.
When using this device as a voting indicator, the electrodes of the tube must be connected to a circuit in such a way that, when the potential of the control electrode has a certain value, the luminous part of the display anode has a very certain size; the width of the luminous part then changes with this potential, while the height remains constant. It goes without saying that the electrodes could also be arranged opposite one another in such a way that the height of the fluorescent spot changes and the width remains constant, and that various intermediate shapes can also be achieved.
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The anode can also be e.g. B. be designed in the shape of a bowl, in which case a cap-shaped or cup-shaped part can be arranged over the cathode end and can interact with the bowl-shaped anode in order to restrict the electrons to the surface of the anode.
It is essential for the invention that the control electrode, which determines the size of the luminous part, is connected to a point of positive potential. According to a special embodiment of the invention, the electrode system consisting of cathode, control electrode and fluorescent anode is assembled with a second system in a shell and the control electrode of the fluorescent system is connected to the anode of the second system. Advantageously, such a tube according to the invention can be built so that the cathode has two separate emitting sections, one of which interacts with the fluorescent anode and the other of a second electrode system, the z.
B. can consist of an anode and one or more grids, is surrounded and this anode is preferably electrically connected within the shell to the control electrode associated with the first emitting section. It has also proven to be advantageous to connect the two anodes to one another via a resistor.
Other types of such a tube according to the invention should be mentioned: One control electrode can have a cylindrical part arranged parallel to the cathode with a longitudinal slot along one side through which the electrons pass from the cathode to the anode in order to illuminate part of the same bring to. The control electrode can be formed by a flat strip-like piece arranged on edge and parallel to the cathode, which runs in the width and with its wider part close to the narrow part of the bowl-shaped. Anode is arranged.
In the drawings, the subject matter of the invention is illustrated schematically by exemplary embodiments.
Fig. 1 shows an electron discharge device according to the invention in elevation with parts broken away in places to show details of the construction; Figures 2 and 3 are top plan views of the article shown in Figure 1 and graphically show changes in the luminous image corresponding to various voltage changes; Fig. 4 is a top plan view of a modified embodiment of the type shown in Fig. 2 in accordance with the invention; Fig. 5 shows another embodiment in elevation; Figure 6 is an enlarged top and side view showing details of the voltage indicating elements of the tube shown in Figure 5;
Fig. 7 shows
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Modified electron discharge device according to the invention with parts broken away in places to show construction details more clearly; Figures 9 and 10 are plan views of the same with parts removed to show the tuning indicating portion of the tube and the luminous areas under different voltage ratios; Figures 11 and 12 are top plan views of other embodiments of the vote indicator illustrated in Figures 9 and 10; and FIG. 13 is a perspective view of another embodiment of the electrode assembly of the vote indicating portion of a tube made in accordance with the invention.
The electron discharge device or voting display tube shown in Fig. 1 consists of an evacuated envelope 10, which is connected to the usual pinch foot 11 and base l '? is provided. The pinch foot carries a cathode, expediently of the usual, indirectly heated equipotential type, and a grid 14 and an anode 15 which surround the cathode.
According to the invention, the dome-shaped upper part of the shell 10 is the optically voltage-indicating part of the tube, which consists of a cathode, a rod-shaped control electrode and an anode, the latter surrounding the cathode and the control electrode in the form of a cylinder open at the end and provided with a coating that fluoresces when exposed to electron bombardment. The anode carrying the fluorescent coating can consist of sieve-like or net-like building material and can be observed from the outside; but it can also be made of sheet metal and only coated on the inside, the luminous part being observable from the upper open end of the coated anode.
In Figure 1, the cathode 13 extends into the dome portion of the envelope and has a second emitting portion 16 for supplying electrons for the optical display device. A control electrode 17, which can be rod-shaped or made of sheet metal, which is arranged vertically to the cathode
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is conductively connected. This control electrode determines the shape of the luminous part of the anode? ss, shown in the drawing in a reticulate manner and with any suitable luminescent material
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When the tube is in operation, the voltage at the anode 15 is communicated to the control electrode 17, and the voltage at this electrode determines the width of the luminous area on the anode 20, while the height of the luminous area is invariable and equal to the height of the anode.
FIG. 2 shows a plan view of the voltage-indicating part of the subject matter of the invention shown in FIG. 1, the electrode 17 controlling the electron beam having such a bias that if no additional voltage is applied to the grid 14, the voltage-
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difference between the control electrode 17 and the anode, 20 is such that only the part lying between the dashed lines a is luminous. When the grille 1.
J but a certain additional
Receives voltage, the voltage difference between the anode 20 and the electrode 17 is lower, so that the control effect of the electrode 17 on the electrons emanating from the cathode 16 is less, whereby the electrons from the cathode 16 can reach a larger part of the anode 20, such that the anode is luminous around its entire surface, as indicated by the dash-dotted lines
Lines is indicated.
In FIG. 3 the control electrode 17 is so strongly positive that the ends of the beam emerging from the cathode overlap one another. As a result, the light intensity at the overlapping points will be greater than at other parts of the anode 20. In this way, the area of the
Display device can be enlarged, since the anode or screen surface can be used more than once; once for the conditions under which there is a dark space between the boundaries of the luminous part of the anode, and then for the case of the overlap.
Instead of considering the width of the luminous part of the anode for the voltage display
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the width of only the luminous part of the anode is taken into account in order to indicate the voltage.
The display area can be extended over the entire area from the width zero of the dark space to the greatest width of the same or the gap between the luminous surfaces, which is essentially equal to the width or the circumference of the screen. Thus the edges of the beams can be made movable over an area substantially equal to the full width of the screen when appropriate control voltages are applied. As described above with reference to FIG. 3, the area of the display device can be expanded by utilizing the overlap of the ends of the light band. The most important fact, however, is that the device can be used to display voltage ratios extremely precisely, inasmuch as the eye is very sensitive
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just touch the edges.
In Fig. 4, a pair of control rods 22 is used instead of a single rod 17, which give a luminous phenomenon, as shown by the dashed lines a'bzw. & 'is indicated. Instead of two control rods 22, you could of course also use several rods: it has z. B. proven to be very advantageous to use four equally spaced rods.
In the embodiment shown in Figs. 5 and 6, the voltage-indicating part of the electron discharge device according to the invention contains a control electrode 2.3 in the form of a cylinder which is longitudinally provided with an opening 26 through which electrons from the cathode 16 or the emitting part 16 'of the same reach the flat, coated anode 27, which is carried by the rods 27' fastened in the pinch foot 11. The less negative the bias
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Be anode 27, since the electron beam emanating from the cathode is less sharply compressed than when the negative bias on the control electrode is high.
In this embodiment of the invention, the luminous part of the voltage or tuning indicator can be conveniently viewed from the side of the tube. The emitting surface M ′ of the cathode 16 is, as shown, limited in its extension in order to prevent the control electrode 25 from drawing off a substantial amount of current.
The application of an electron discharge device according to the invention in a radio switch arrangement is shown in FIG. The anode 15 of the triode section of the tube is electrically connected via the resistor 40 to a voltage source 41 to which the anode of the display part of the tube is directly connected. If there is no voltage on grid 14, a current of a predetermined magnitude through the triode causes a voltage drop in resistor 40, so that the voltage applied to anode 15 and the display anode 20 have the greatest difference, the voltage on the anode 15 is the lower. The voltage at the anode 20 does not change, while the voltage at the anode 15 according to the voltage drop in the resistor
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Width of the luminous part of the anode 20 is reduced.
When the voltage on the control grid 14 increases in the negative direction, the current to the anode 15 decreases, so that the voltage drop through the resistor 40 decreases. Under these circumstances, the voltage difference between the triode anode 15 and the display anode 20 decreases, so that the control electrode 17 becomes less negative with respect to the anode 20, which results in an increase in the width of the luminous part of the anode 20. So the luminous part increases as the negative bias on the control grid 14 increases. This behavior of the voting indicator tube is exploited when it is connected to a conventional volume control loop.
The rectifier tube 42 of such a type has an anode 7. 3, which is connected to one side of a radio frequency or intermediate frequency transformer 44, which is coupled to a receiving circuit (not shown), and a cathode 45 which is connected to the other side of the transformer 44 via a bleeder resistor 46 and a bypass capacitor 4'7
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connected is. The cathode side of transformer 44 is connected through resistor 48 to control grid 14 of the voting indicator tube. A radio frequency dissipation capacitor 49 connects the grid to ground and line 50 can be connected to other parts of the receiving arrangement to provide automatic volume control.
When the receive circuit is tuned to resonance and rectification occurs through tube 42, the cathode side of the radio frequency transformer becomes negative to earth due to the flow through resistor 46
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with the result that the current through the triode part of the tube is reduced, whereby the width of the luminous part of the voting indicating anode 20 becomes larger, as has been explained above. In this arrangement the control electrode is positive with respect to the cathode. This results in several advantages over the arrangement in which the control electrode has a negative bias voltage with respect to the cathode. The boundaries of the electron beams are sharp and distinct.
A high concentration of electrons can be present at the edges of the luminous surfaces, so that the luminosity is uniform. The strong current to the luminous part of the screen can be achieved at low voltages, and therefore a high luminous intensity can be achieved. A positive control electrode is suitable for direct coupling to an amplifier; H. it can be connected directly to the anode of an amplifier tube, as shown by way of example in FIG. Furthermore, a tube constructed according to the invention is not sensitive to changes in the cathode temperature, and it can be used for alternating and direct voltages and currents.
In the electron discharge device or tuning display tube shown in FIG. 8, a cathode 113, expediently of the usual, indirectly heated equipotential, is used
Design, a grid IM, concentric and expediently of the same extent as the cathode and surrounding it, and an anode 115 surrounding the grid is carried by the pinch foot 11, which sits on the base 12. Even if the illustration only shows a triode, it could
Part of the vote indicator tube may also be of any other multi-electrode type.
The tube tuning indicators are attached to the top of the assembly.
The cathode 113 extends upwards and is provided with a second emitting section 116, adjacent to which the control electrode 117 is attached, which can be designed as a rod or made of thin sheet metal in the manner of a flag and arranged on edge to the cathode.
This control electrode 117 is carried by one of the side bars of the anode 115, to which it is conductively connected. A bowl-shaped, with a raised edge 120 and a coating 121 fluorescent under electron bombardment, concentrically surrounds the emitting part 16 of the cathode. The electrons emitted by the cathode, which hit the anode with sufficient speed, cause it to fluoresce. A protective disk or cap 122 is placed over the top of the cathode 113 to confine the electrons to the emitting portion, with the rim 120 preventing electrons from reaching the glass walls of the envelope across the anode.
The cap 122 is carried by the bowl-shaped anode and is expediently electrically conductively connected to it by side bars 123 which are offset by 900 from the control electrode, as can be seen in FIG. The protective cap 122 also serves as an electrostatic screen in order to prevent any stray charges that could build up on the glass envelope from influencing the electron beams on their path from the cathode to the fluorescent anode.
In this type of voting indicator, the electrons travel in a broad beam from the cathode radially outward to the fluorescent coating on the anode. The extent of the anode surface that is reached by the electron beam is determined by the voltage on the control electrode 117. The less negative that electrode is with respect to the anode 120, i. H. the more positive with respect to the cathode 116, the larger the anode area swept by the beam and the larger the area of the fluorescent part of the anode will be. The control electrode 117 has a positive potential with respect to the cathode.
The tube is viewed from its end so that the luminous surface as shown in Figures 9 and 10 is seen. As FIG. 9 shows, the anode only fluoresces over the area indicated by creating when the control electrode is at a potential close to that of the cathode. If the electrode becomes more positive, a larger part of the anode surface will fluoresce until the entire surface of the anode 120 fluoresces at a certain voltage. This is the luminous phenomenon which is shown in Fig. 10 and which is obtained when the switching arrangement in which the tube is applied is tuned to resonance. Under these conditions, the edges of the luminous part of the fluorescent anode touch each other, so that the dark space has reached its minimum value or is just disappearing.
In FIGS. 11 and 12, the luminous areas are indicated which are obtained when two control electrodes 117 'are used instead of one, two separate luminous parts being obtained. With this arrangement, the luminous phenomenon extends around the entire circumference of the anode 120 when the circuit in which the tube is applied is tuned to resonate.
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In the embodiment shown in FIG. 13, the control electrode 124, which is made of sheet metal and is arranged on edge to the cathode, is tapered so that its width increases from the upper end downward, and so on. to the extent that the distance between the fluorescent part of the display anode and the cathode decreases due to the inclined side of the anode. Due to this design, the effect of the control electrode is such that the electrons reaching the anode form a sharp straight line at the edge of the luminous surface, so that the edges of the same touch along a straight line when the surface made to glow forms a complete ring.
By giving the control electrode various shapes, the edges of the light surface can be obtained in shapes other than a straight line.
According to a particular embodiment of the invention, the light from the fluorescent anode can be used to illuminate the tuning scale.
In the foregoing, only a few preferred forms of embodiment and arrangement of the subject matter of the invention have been given; it goes without saying that the invention is in no way restricted to the forms shown, but that many modifications can be made without departing from the scope of the invention.
PATENT CLAIMS:
1. Device for optical voltage display by means of an electron discharge device which contains a cathode, a control electrode and an anode provided with a fluorescent substance and accessible for observation in a shell, characterized in that the control electrode is connected to a point of positive potential.